[实用新型]一种模拟鉴相电路

说明书

技术领域

本实用新型属于基本电子电路领域，具体涉及一种模拟鉴相电路。

背景技术

鉴相电路是使输出电压与两个输入信号之间的相位差有确定关系的电路，是锁相 环的基本部件之一，也用于调频和调相信号的解调。鉴相电路分为模拟鉴相电路和数字鉴 相电路，其中有一种模拟鉴相电路采用乘法器作为核心器件。包括：交流输入X、交流输入Y、 直流输出Z、模拟乘法器、以及低通滤波器。所述模拟乘法器的两路输入分别与所述交流输 入X、所述交流输入Y相连，输出与所述低通滤波器的输入相连，所述低通滤波器的输出与直 流输出Z相连。下面用数学方法推倒这种鉴相电路的原理：

交流输入X和交流输入Y为同频率正弦信号，分别表示为：

和

交流输入X和交流输入Y作为乘法器的两个输入，根据积化和差公式，可知乘法器 的输出为：

=

其中项为交流分量，频率是原输入信号频率的二倍，项为直流分量，即交流输入X和交流输入Y的相位差余弦的二分之一。

通过后级的低通滤波器，交流分量被滤除，则只剩下直流分量，即直流输出Z，测量低通滤波器的输出，可根据公式求得交流输入X和交流输入Y的相位差。

这种鉴相电路响应速度快，鉴相精度高，输出稳定，结构简单，适合集成于高精度 仪器仪表中。但这种鉴相电路有一个不足，即当交流输入信号存在直流分量，且直流分量未 知时，通过测量直流输出Z再根据上述公式计算得到的相位差值存在误差。原因在于：

交流输入X和交流输入Y为有直流分量的同频率正弦信号，分别表示为：

和，其中A和B为直流分量。

可知乘法器的输出为：

()×()

=×++

=++

其中、、三项为交流分量，项为直流分量。

通过后级的低通滤波器，交流分量被滤除，则剩下直流分量，因为项的存在，如果按照原公式计算，则自然存在误差。为了解决现有方案交流输入存在直流分量时测量存在误差的问题，发明了一种改进的模拟鉴相电路。

发明内容

本实用新型的目的是提出一种模拟鉴相电路，通过增加一个乘法器和两个低通滤 波器解决了上述问题。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案是：一种模拟鉴相电路，包括：乘法器 1：其两个输入端分别与交流输入X和交流输入Y连接，将输入信号相乘，并将结果送至乘法 器1的输出；低通滤波器3：其输入与所述乘法器1的输出相连，其输出与直流输出Z1相连，其 截止频率低于所述交流输入X和交流输入Y的频率，滤除所述乘法器1输出信号的交流分量， 保留直流分量；还包括乘法器2、低通滤波器4、低通滤波器5，所述低通滤波器4连接于所述 交流输入X与所述乘法器2的输入之间，将所述交流输入X的直流分量送至所述乘法器2；所 述低通滤波器5连接于所述交流输入Y与所述乘法器2的另一输入之间，将所述交流输入Y的 直流分量送至所述乘法器2；所述乘法器2的输出与直流输出Z2相连，所述低通滤波器4和所 述低通滤波器5的截止频率低于所述交流输入X和交流输入Y的频率。

方案的进一步是：还包括直流偏置调节6，连接于所述交流输入X与所述低通滤波 器5之间，用于滤除所述交流输入X的直流分量，将所述直流输出Z2调节为零。

方案的进一步是：还包括直流偏置调节7，连接于所述交流输入Y与所述低通滤波 器4之间，用于滤除所述交流输入Y的直流分量，将所述直流输出Z2调节为零。

方案的进一步是：还包括减法器8，其两个输入端分别与所述直流输出Z1和所述直 流输出Z2相连接，其输出与直流输出Z3相连接，所述直流输出Z3为最终的测量点。

本实用新型采用了全模拟的方案，测量出或者自动扣除了各分量的影响，解决了 现有技术中模拟鉴相电路的问题，结构简单，响应速度快，精度高，使用灵活方便。

附图说明

图1是现有技术中一种模拟鉴相电路方案；

图2是本实用新型的实施例一；

图3是在实施例一的基础上增加直流偏置调节的实施例二；

图4是在实施例一的基础上增加减法器的实施例三；

图5是直流偏置调节的实施例。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细描述。